(57)【要約】【課題】製造時におけるノズルプレートの割れを防止しつつ、ノズルプレートの薄型化を図ることができるノズルプレートの製造方法を提供すること。【解決手段】液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズルプレートの製造方法であって、シリコン基板１０の一方の面に、シリコン基板１０を支持するための支持基板５０を接合して、シリコン基板１０を支持基板５０により支持した状態で、シリコン基板１０の他方の面からエッチングを施して、ノズル孔２２を形成するノズル孔形成工程を有する。【選択図】  図９
2005349592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズルプレートの製造方法であって、
シリコンを主材料として構成された加工基板の一方の面に、前記加工基板を支持するための支持基板を接合して、前記加工基板を前記支持基板により支持した状態で、前記加工基板の他方の面からエッチングを施して、前記ノズル孔を形成するノズル孔形成工程を有することを特徴とするノズルプレートの製造方法。
【請求項２】
前記ノズル孔形成工程に先立ち、前記加工基板と前記支持基板とを、樹脂を主材料として構成された接合層を介して接合する請求項１に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項３】
前記ノズル孔形成工程では、前記接合層はエッチングの停止層として機能する請求項２に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項４】
前記ノズル孔形成工程の後に、前記加工基板を前記支持基板から離脱させる加工基板離脱工程を有する請求項１ないし３のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項５】
前記ノズル孔形成工程に先立ち、前記加工基板と前記支持基板とを、所定の強度の光を受けた際に変性する剥離層を介して接合し、前記加工基板離脱工程では、前記接合層に前記所定強度の光を照射することにより、前記加工基板と前記支持基板との接合力を低下させ、前記加工基板を前記支持基板から離脱させる請求項４に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項６】
前記支持基板は、前記光の透過性を有するものである請求項５に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項７】
前記加工基板離脱工程では、前記加工基板を吸着固定する固定具を用いて、前記加工基板を前記支持基板から離脱する請求項４ないし６のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項８】
前記ノズル孔形成工程では、前記加工基板を前記支持基板により支持した状態で、前記加工基板にマスクを形成した後に、前記マスクを介して前記加工基板に前記ノズル孔を形成する請求項１ないし７のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項９】
前記ノズル孔形成工程では、前記加工基板に、マスクを介して、横断面積がほぼ一定である第１のノズル部を形成した後に、前記加工基板に、同一の前記マスクを介して、横断面積が前記加工基板の前記一方の面に向けて漸増する第２のノズル部を形成して、前記ノズル孔を形成する請求項１ないし８のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項１０】
前記第１のノズル部は異方性エッチングにより形成し、前記第２のノズル部は等方性エッチングにより形成する請求項９に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項１１】
前記ノズル孔形成工程では、前記加工基板に、マスクを介して、横断面積がほぼ一定である前記ノズル孔を形成する請求項１ないし８のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項１２】
前記ノズル孔形成工程では、ドライエッチングにより前記ノズル孔を形成する請求項１１に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項１３】
前記ノズル孔形成工程では、前記ノズル孔の形成と同時に、前記加工基板をチップに分割するための溝および／または孔を形成する請求項１ないし１２のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項１４】
前記ノズル孔形成工程では、前記ノズル孔の形成と同時に、ノズルプレートの位置決めのための孔を形成する請求項１ないし１３のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項１５】
前記ノズル孔形成工程に先立って、前記加工基板における前記ノズル孔を形成すべき部位を包含するように凹部を形成する請求項１ないし１４のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルプレートの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタ等には、ノズルからインク液滴を吐出するインクジェットヘッドが備えられている。
例えば、インクジェットヘッドは、複数のノズル孔が形成されたノズルプレートと、このノズルプレートとの間で、インクを収容するためのキャビティを各ノズル孔に対応して区画形成するキャビティプレートとが互いに接合されている（例えば、特許文献１、２参照。）。このようなインクジェットヘッドでは、各ノズル孔は対応するキャビティと連通しており、各ノズル孔からインク液滴が吐出される。
【０００３】
キャビティプレートは一般にシリコンで構成されるが、近年、インクジェットプリンタの高画質化に伴って、ノズルの高密度化が進むにつれ、ノズルプレートの線膨張係数とキャビティプレートの線膨張係数との差を小さくする必要がある。したがって、特許文献１、２では、ノズルプレートを、キャビティプレートと共に、シリコンで構成している。また、ノズルの高密度化が進むと、ノズルプレートを薄型化して、ノズルの流路抵抗を小さくする必要もある。
【０００４】
このようなノズルプレートを作製する場合、特許文献１では、シリコン基板の一方の面からＩＣＰ放電を用いた異方性ドライエッチングよりノズル孔を形成した後、シリコン基板の他方の面より一部を異方性ウェットエッチングして掘り下げ、ノズル長を調整する。
一方、特許文献２では、予めシリコン基板を所望の厚さに研磨した後、シリコン基板の両面からそれぞれドライエッチング加工を施してノズル孔を形成する。
【０００５】
しかし、ノズルの高密度化がさらに進むと、シリコン基板の厚さをさらに薄くする必要があるが、特許文献１、２では、このような場合に、どのような形態でシリコン基板に対し加工を行うかが開示されていない。仮に、シリコン基板をそのまま、加工のための装置のステージ等に置いた状態で、シリコン基板の加工を行うと、製造工程中にシリコン基板が割れ易いため、ノズルプレートの製造における歩留まりが高くなり、その結果、ノズルプレートの高コスト化を招くおそれがある。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２８８２０号公報
【特許文献２】特開平９−５７９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、製造時におけるノズルプレートの割れを防止しつつ、ノズルプレートの薄型化を図ることができるノズルプレートの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のノズルプレートの製造方法は、液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズルプレートの製造方法であって、
シリコンを主材料として構成された加工基板の一方の面に、前記加工基板を支持するための支持基板を接合して、前記加工基板を前記支持基板により支持した状態で、前記加工基板の他方の面からエッチングを施して、前記ノズル孔を形成するノズル孔形成工程を有することを特徴とする。
これにより、加工基板が支持基板により補強・保護されるため、製造時におけるノズルプレートの割れを防止しつつ、ノズルプレートの薄型化を図ることができる。
【０００９】
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記ノズル孔形成工程に先立ち、前記加工基板と前記支持基板とを、樹脂を主材料として構成された接合層を介して接合することが好ましい。
これにより、加工基板および支持基板の凹凸が接合層により吸収されるため、支持基板が加工基板をより安定的に支持することができる。その結果、より確実に、製造時におけるノズルプレートの割れを防止し、ノズルプレートの薄型化をさらに図ることができる。
【００１０】
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記ノズル孔形成工程において、前記接合層はエッチングの停止層として機能することが好ましい。
これにより、加工基板を完全に貫通させてノズル孔を形成することができる。
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記ノズル孔形成工程の後に、前記加工基板を前記支持基板から離脱させる加工基板離脱工程を有することが好ましい。
これにより、薄型化されたノズルプレートを支持基板から取り外すことができる。
【００１１】
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記ノズル孔形成工程に先立ち、前記加工基板と前記支持基板とを、所定の強度の光を受けた際に変性する剥離層を介して接合し、前記加工基板離脱工程では、前記接合層に前記所定強度の光を照射することにより、前記加工基板と前記支持基板との接合力を低下させ、前記加工基板を前記支持基板から離脱させることが好ましい。
これにより、ノズルプレートの割れを防止しつつ、薄型化されたノズルプレートを支持基板から取り外すことができる。
【００１２】
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記支持基板は、前記光の透過性を有するものであることが好ましい。
これにより、シリコン基板から支持基板を剥離する際に、支持基板の裏面から照射した光を、剥離層に確実に到達させることができる。
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記加工基板離脱工程において、前記加工基板を吸着固定する固定具を用いて、前記加工基板を前記支持基板から離脱することが好ましい。
これにより、薄型化されたノズルプレートの割れの防止、搬送の安定化、シリコン基板の大サイズ化、パーティクルの低減化などを図りやすくなる。
【００１３】
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記ノズル孔形成工程において、前記加工基板を前記支持基板により支持した状態で、前記加工基板にマスクを形成した後に、前記マスクを介して前記加工基板に前記ノズル孔を形成することが好ましい。
これにより、マスク形成時における加工基板の割れがより確実に防止される。
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記ノズル孔形成工程において、前記加工基板に、マスクを介して、横断面積がほぼ一定である第１のノズル部を形成した後に、前記加工基板に、同一の前記マスクを介して、横断面積が前記加工基板の前記一方の面に向けて漸増する第２のノズル部を形成して、前記ノズル孔を形成することが好ましい。
これにより、第１のノズル部の中心軸線と第２のノズル部の中心軸線とのずれを防止することができる。
【００１４】
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記第１のノズル部は異方性エッチングにより形成し、前記第２のノズル部は等方性エッチングにより形成することが好ましい。
これにより、第１のノズル部の中心軸線と第２のノズル部の中心軸線とのずれをより確実に防止することができる。
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記ノズル孔形成工程において、前記加工基板に、マスクを介して、横断面積がほぼ一定である前記ノズル孔を形成することが好ましい。
これにより、比較的簡単に、ノズル孔を形成することができる。また、液滴吐出後の液面の振動がきわめて短時間のうちに抑えられ、より安定した印字品質が、より高速に得られる。
【００１５】
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記ノズル孔形成工程において、ドライエッチングにより前記ノズル孔を形成することが好ましい。
これにより、横断面積がほぼ一定であるノズル孔をより精度の高いものとすることができる。
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記ノズル孔形成工程において、前記ノズル孔の形成と同時に、前記加工基板をチップに分割するための溝および／または孔を形成することが好ましい。
これにより、エッチング後にチップを別工程にてダイシングする必要がなくなり、製造工程が簡略化される。また、１つのマスクを用いて、ノズル孔と分割のための溝とを形成することで、大量生産時において、ノズルプレートにおけるノズル孔の位置がノズルプレートごとにばらつくのを小さくすることができる。
【００１６】
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記ノズル孔形成工程において、前記ノズル孔の形成と同時に、ノズルプレートの位置決めのための孔を形成することが好ましい。
これにより、位置決め孔を別工程にて形成する必要がなくなり、製造工程の簡略化が図られる。また、位置決め孔の形成時においても、ノズルプレートの割れを防止することができる。
【００１７】
本発明のノズルプレートの製造方法では、前記ノズル孔形成工程に先立って、前記加工基板における前記ノズル孔を形成すべき部位を包含するように凹部を形成することが好ましい。
これにより、ノズル孔の加工精度を低下させることなく、ノズル長を小さくすることができる。また、得られるノズルプレートは、ノズルプレートと液滴吐出対象物等との接触によるノズル孔の欠けの発生が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を適用したノズルプレートの製造方法の好適な実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
まず、本発明のノズルプレートの製造方法の説明に先立ち、本発明のノズルプレートの製造方法により製造されたノズルプレートを備えるインクジェットヘッド１の構成を説明する。なお、インクジェットヘッドとして、本実施形態では静電駆動方式を採用するものを例に説明するが、これに限定されず、例えば、圧電駆動方式等の他の駆動方式を採用するものであってもよい。
【００１９】
（インクジェットヘッド）
図１は、インクジェットヘッド１を模式的に示す断面図であり、図２は、インクジェットヘッド１に備えられたノズルプレート２の概略構成を示す斜視図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１および図２中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００２０】
インクジェットヘッド１は、静電駆動方式のインクジェットヘッドであり、図１に示すように、シリコンを主材料として構成されたノズルプレート２と、同じくシリコンを主材料として構成されたキャビティプレート３と、ガラスを主材料として構成された電極用基板４とが順次接合して構成されている。
【００２１】
ノズルプレート２は、図１および図２に示すように、上面に凹部２１が形成されて薄肉部を形成し、その薄肉部に複数のノズル孔２２が形成されている。すなわち、ノズル孔２２の先端（上側の端）は、凹部２１の底面に開口している。これにより、印刷時に、被印刷物とヘッドとが擦れることによるノズルの欠けの発生が防止される。
このようなノズルプレート２の一方の面（図１および図２にて下方側の面）に、キャビティプレート３が接合されている。
【００２２】
キャビティプレート３は、前述したノズルプレート２との間で、前述した各ノズル孔２２に対応して連通する複数のキャビティ（液体収容室）３１と、１つのリザーバ（共通インク室）３２と、このリザーバ３２を各キャビティ３１に連通させるインク供給口（オリフィス）３３とが区画形成されように溝が形成されている。
各キャビティ３１は、インク供給口３３を介して、リザーバ３２からインクの供給を受けるようになっている。このリザーバ３２には、図示しないインクカートリッジからインクを補給するためのインク取入れ口３４が形成されている。
【００２３】
また、各キャビティ３１は、図１に示すように、薄肉に形成された底壁部が、その厚さ方向、すなわち図１において上下方向に弾性変形（弾性変位）可能な振動板３５をなしている。したがって、各キャビティ３１は、この振動板３５の振動（変位）により、その容積が可変であり、この容積変化によりノズル孔２２からインク（液体）を液滴状に吐出するよう構成されている。
このようなキャビティプレート３の一方の面（図１および図２にて下方側の面）に、電極用基板４が接合されている。
【００２４】
電極用基板４は、前述した振動板３５に対峙する部分に、凹部４１が形成され、この凹部４１の底面に、個別電極４２が形成されている。また、電極用基板４には、前述したインク取入れ口３４に連通するインク供給路４３が形成されている。このインク供給路４３は、図示しないインクカートリッジに接続されていて、このインクカートリッジからのインクをインク取入れ口３４を介してリザーバ３２に供給可能となっている。
【００２５】
キャビティプレート３（振動板３５）を共通電極とし、このキャビティプレート３と、個別電極４２との間に電圧を印加すると、個別電極４２に対峙している振動板３５が静電気力によって振動し、これに伴ってキャビティ３１の容積変化が起こり、ノズル孔２２からインク滴の吐出が行われる。
上述したような薄型、高密度のノズルプレート２を備えるインクジェットヘッド１は、安定したインク吐出特性を有し、高速、高精細な印字が可能になる。
【００２６】
（ノズルプレートの製造方法）
本発明のノズルプレートの製造方法は、シリコンを主材料として構成された加工基板を、これを支持するための支持基板により支持した状態で、前記加工基板にエッチングを施して、前記ノズル孔を形成するノズル孔形成工程を有するものである。すなわち、本発明のノズルプレートの製造方法は、このノズル孔形成工程を経て、前述したようなノズルプレート２を得るものである。
【００２７】
ここで、加工基板が支持基板に支持されてなる搬送体の実施形態について、図３ないし図６を参照しながら説明する。
図３は、搬送体を模式的に示す斜視図であり、図４は、図３の搬送体を裏面側から見た平面図であり、図５は、静電吸着技術を用いた基板保持装置を示す図であり、図６は、搬送体の他の形態例を示しかつ図３の搬送体を裏面側から見た平面図である。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２８】
支持基板５０は、搬送装置や処理装置への設置時や、後述するノズルプレート２の製造時の工程（後述する研磨工程およびドライエッチング処理工程など）において、加工基板であるシリコン（Ｓｉ）基板１０の補強あるいは保護等を目的として、加工基板としてのシリコン基板１０に貼り合わされ、搬送体５５の形態で使用されるものである。
搬送体５５は、上記支持基板５０とシリコン基板１０とを、樹脂層５２および剥離層５３を介して一体的に接合した構成からなる。言い換えすれば、搬送体５５は、シリコン基板１０が支持基板５０に付着することにより、シリコン基板１０が支持基板５０に支持されてなるものである。ここで、樹脂層５２は、シリコン基板１０表面の凹凸を吸収しかつシリコン基板１０と支持基板５０とを接合するためのものであり、剥離層５３は、上記所定の処理工程の後、シリコン基板１０から支持基板５０を剥離させるためのものである。これらは共に、上記支持基板５０とシリコン基板１０とを接合するための接合層として機能する。
【００２９】
このように、シリコン基板１０および支持基板５０の凹凸が樹脂層（接合層）５２により吸収されるため、支持基板５０がシリコン基板１０をより安定的に支持することができる。その結果、より確実に、後述する製造時におけるノズルプレート２（シリコン基板１０）の割れを防止し、ノズルプレート２（シリコン基板１０）の薄型化をさらに図ることができる。
【００３０】
支持基板５０は、光透過性を有するものであるのが好ましい。これにより、シリコン基板１０から支持基板５０を剥離する際に、支持基板５０の裏面５０ａに照射される剥離エネルギーを有する光を、剥離層５３に確実に到達させることができる。支持基板５０の形成材料としては、剥離層５３を変性する光を透過するものであれば、特に限定されず、例えば、ガラスを用いることができる。
【００３１】
支持基板５０の平面形状は、シリコン基板１０に応じて定められているのが好ましい。本例では、シリコン基板１０および支持基板５０の各平面形状がともに同じ略円形であり、また、シリコン基板１０に比べて、支持基板５０の外径が大きい。支持基板５０の外径がシリコン基板１０に比べて大きいのは、シリコン基板１０と支持基板５０との貼り合わせ時において、両者の中心位置がわずかにずれた場合でも、支持基板５０からシリコン基板１０の縁部がはみ出ないようにするためである。このように、本例では、シリコン基板１０の縁部のはみ出しが防止されることで、搬送体５５の搬送時あるいはシリコン基板１０に対する所定の処理時において、例えばシリコン基板１０の縁が他の物体と接触して破損するなどの不具合の発生が防止される。
【００３２】
また、図５に示すように、支持基板５０の裏面５０ａには、シリコン基板１０の加工時に用いられる搬送装置や処理装置等で使用される検出センサで光検出可能な膜５６が形成されている。本例では、支持基板５０の裏面５０ａの周縁部に上記膜５６が形成されている。
より具体的には、支持基板５０の裏面５０ａにおいて、支持基板５０の外縁からシリコン基板１０の外縁に至る環状領域に、膜５６が形成されている。これにより、支持基板５０の縁部（エッジ）の位置検出を可能とするとともに、前述した剥離エネルギーを有する光を、剥離層５３の全域に確実に到達させることができる。また、支持基板５０の縁部（エッジ）の位置検出が可能となることにより、支持基板５０（および搬送体５５）の位置を良好に検出することが可能となる。
【００３３】
ここで、上記光検出用の膜５６としては、支持基板５０の裏面５０ａに比べて、反射率や光透過率などの光学特性が大きく異なるものが好ましく、例えば、透過率が低く反射率の高い、Ａｌ膜等の導体膜が挙げられる。このような導体膜は、例えば、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等のＰＶＤ（Phisical Vapor Deposition）法や、ＣＶＤ法、ＩＭＰ（イオンメタルプラズマ）法、無電解メッキ法などを用いて形成することができる。なお、上記光検出用の膜５６として、ポリシリコン（Poly-Ｓｉ）等からなる半導体膜を用いてもよい。光が透過する膜であっても、支持基板５０との間の光学特性の差に基づいて光検出可能であればよい。また、上記光検出用の膜５６を形成するタイミングは、シリコン基板１０と支持基板５０とを貼り合わせる前でもよく、貼り合わせた後でもよい。
【００３４】
さらに、本例の支持基板５０は、上記光検出用の膜５６が形成されることで静電吸着可能となっている。図５は、静電吸着技術を用いた基板保持装置（静電チャック）５７を示している。この図５に示すように、支持基板５０が絶縁体であっても、支持基板５０の裏面５０ａに形成された上記膜５６が帯電することにより、静電気力を利用して、支持基板５０（および搬送体５５）を静電吸着することが可能になる。上述したＡｌ等の導体膜や、ポリシリコン（Poly-Ｓｉ）等からなる半導体膜は、こうした静電吸着技術に好ましく適用可能である。このような静電吸着技術を採用することは、搬送の安定化、加工基板の大サイズ化、パーティクルの低減化などを図りやすいという利点を有する。
【００３５】
なお、上記光検出用の膜５６の形態は、先の図４に示したものに限らない。
例えば、図６に示すように、支持基板５０の裏面５０ａの全面に、上記光検出用の膜５６を形成してもよい。この形態例においても、支持基板５０の縁部（エッジ）の位置検出が可能となることから、支持基板５０（および搬送体５５）の位置を良好に検出することができる。また、この形態例では、膜５６の形成領域が広く、静電吸着しやすいという利点を有する。この場合、膜５６の光の透過率が低いと、剥離用の光がこの膜５６によって遮られる可能性があることから、光検出用の膜５６として、ポリシリコン（Poly-Ｓｉ）等からなる半導体膜など、光をある程度透過する膜を用いるとよい。
【００３６】
図３に示す樹脂層５２としては、シリコン基板１０と支持基板５０とを接合する機能を有しているものであれば特に限定されず、各種樹脂を用いることができる。より具体的には、例えば、熱硬化性接着剤や光硬化性接着剤等の硬化性接着剤等の樹脂を用いることができる。
また、樹脂層５２は、耐ドライエッチング性の高い材料を主材料として構成されているのが好ましい。これにより、後述するドライエッチング処理の工程において、樹脂層５２の破壊を抑制し、それに伴う搬送不具合の発生を防止することができる。
【００３７】
また、樹脂層５２が耐ドライエッチング性の高い材料を主材料として構成されていることで、後述するように、シリコン基板１０をエッチングしてノズル孔２２を形成する際に、樹脂層５２をエッチングの停止層とし、シリコン基板１０を完全に貫通させてノズル孔２２を形成することができる。
さらに、樹脂層５２は、熱伝導性の高い材料を主材料として構成されているのが好ましい。これにより、後述するドライエッチング処理の工程において、搬送体５５全体の熱伝導性を向上させ、エッチング特性を安定させることができる。
また、樹脂層５２は、加工時において、シリコン基板１０と支持基板５０との材料の違いによる線膨張係数の違いによって、これらに生じる応力を緩和する作用も有する。
【００３８】
樹脂層５２の配置方法としては、各種印刷法の他に、インクジェット法、粉末ジェット法、スキージング法、スピンコート法、スプレーコート法、ロールコート法等の塗布法の種々の公知技術を用いることができる。なお、樹脂層５２は、シリコン基板１０から支持基板５０が剥離された後に、樹脂層５２の一部がシリコン基板１０に付着していても、溶剤等により溶解して、シリコン基板１０から除去することができる。
【００３９】
剥離層５３は、レーザ光等の光を受けて剥離層５３の内部やシリコン基板１０と界面において剥離（「層内剥離」または「界面剥離」ともいう）が生じる機能を有するものである。すなわち、剥離層５３は、一定の強度の光を受けることにより、構成材料の原子または分子における原子間または分子間の結合力が消失または減少し、アブレーション（ablation）等を生じ、剥離を生じやすくするものである。また、剥離層５３は、一定の強度の光を受けることにより、剥離層５３の構成材料中の成分が気体となって放出され分離に至る場合と、剥離層５３が光を吸収して気体になり、その蒸気が放出されて分離に至る場合とがある。これにより、ノズルプレート２の割れを防止しつつ、薄型化されたノズルプレート２を支持基板５０から取り外すことができる。
【００４０】
具体的には、剥離層５３を構成する材料は、前述した機能を有するものであれば特に限定はされないが、例えば、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、酸化ケイ素もしくはケイ酸化合物、窒化ケイ素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化セラミックス、有機高分子材料（光の照射によりこれらの原子間結合が切断されるもの）、金属、例えば、Ａｌ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、ＧｄもしくはＳｍ、またはこれらのうち少なくとも一種を含む合金が挙げられる。これらの中でも、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）を用いるのが特に好ましく、この非晶質シリコン中には、水素（Ｈ）が含有されているのが好ましい。これにより、光を受けることにより、水素が放出されて剥離層５３に内圧が発生し、これが剥離を促進することができる。この場合、剥離層５３中における水素の含有量は、２ａｔ％程度以上であることが好ましく、２〜２０％ａｔ％であることがより好ましい。また、水素の含有量は、剥離層５３の成膜条件、例えば、ＣＶＤ法を用いる場合には、そのガス組成、ガス圧力、ガス雰囲気、ガス流量、ガス温度、基板温度、投入するパワー等の条件を適宜設定することによって調整することができる。
【００４１】
剥離層５３の形成方法は、均一な厚さで剥離層５３を形成可能な方法であればよく、剥離層５３の組成や厚さ等の諸条件に応じて適宜選択することが可能である。例えば、ＣＶＤ（ＭＯＣＣＶＤ、低圧ＣＶＤ、ＥＣＲ−ＣＶＤ含む）法、蒸着、分子線蒸着（ＭＢ）、スパッタリング法、イオンドーピング法、ＰＶＤ法等の各種気相成膜法、電気めっき、浸漬めっき（ディッピング）、無電解めっき法等の各種めっき法、ラングミュア・プロジェット（ＬＢ）法、スピンコート法、スプレーコート法、ロールコート法等の塗布法、各種印刷法、転写法、インクジェット法、粉末ジェット法等に適用できる。これらのうち２種以上の方法を組み合わせてもよい。
【００４２】
特に剥離層５３の組成が非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）の場合には、ＣＶＤ法、特に低圧ＣＶＤやプラズマＣＶＤにより成膜するのが好ましい。また、剥離層５３をゾル−ゲル（sol-gel）法によりセラミックを用いて成膜する場合や有機高分子材料で構成する場合には、塗布法、特にスピンコートにより成膜するのが好ましい。
以上説明したように、上記構成の搬送体５５によれば、支持基板５０の裏面５０ａに光検出かつ静電吸着用の膜５６が形成されていること等により、搬送や処理の安定化が図られている。
【００４３】
なお、上述した搬送体５５では、樹脂層５２と剥離層５３とを別々の層としているが、これらを１つの層にまとめてもよい。すなわち、シリコン基板１０と支持基板５０とを接合する層として、接着力（接合力）を有しかつ光や熱エネルギー等によって剥離を引き起こす作用（接合力を低下させる作用）を有するものを用いてもよい。この場合、例えば、特開２００２−３７３８７１号公報に記載の技術を適用することができる。
また、支持基板５０を構成する材料として、ソーダガラスを使用してもよい。ソーダガラスは、Ａｌ、Ｆｅなどの不純物を多く含有することから、導体膜や半導体膜を形成することなく、前述したような静電吸着が可能である。
【００４４】
（ノズルプレートの製造）
次に、本実施形態にかかるノズルプレートの製造方法の各工程の一例について、図７〜図９を参照しながら説明する。図７〜図９は、本実施形態にかかるノズルプレートの製造方法の説明図である。なお、図７〜９は、図２におけるＡ−Ａ線断面に対応する断面で示している。
【００４５】
＜加工基板接合工程＞
［Ａ］  まず、図７（ａ）に示すように、加工基板であるシリコン基板１０の一方の面１０ａを、樹脂層５２および剥離層５３を介して支持基板５０に接合する（貼り合せる）。
具体的には、支持基板５０に前述した樹脂層５２および剥離層５３を予め形成しておき、シリコン基板１０を接合する。
【００４６】
これにより、樹脂層５２がシリコン基板１０の一方の面１０ａにおける凹凸を吸収しつつ、シリコン基板１０と支持基板５０とを強固に接合することができる。また、シリコン基板１０を支持基板５０により支持して搬送体５５の形態にすることで、シリコン基板１０の搬送時や、シリコン基板１０の他方の面１０ｂ（裏面）の加工時に、他の物体と接触してシリコン基板１０に割れ等が発生するのを防止することができる。すなわち、シリコン基板１０および支持基板５０の凹凸が樹脂層５２により吸収されるため、支持基板５０がシリコン基板１０をより安定的に支持することができる。その結果、より確実に、製造時におけるシリコン基板１０（ノズルプレート２）の割れを防止し、シリコン基板１０（ノズルプレート２）の薄型化をさらに図ることができる。
【００４７】
＜薄型化工程＞
［Ｂ］  次に、前述したようにシリコン基板１０を支持基板５０により支持した状態で、図７（ｂ）に示すように、シリコン基板１０の他方の面１０ｂに、例えばバックグラインド加工を行い、シリコン基板１０の厚さを薄くして、面１０ｂ’を形成する。これにより、シリコン基板１０の厚さを、所望するノズルプレートの厚さとすることができる。
【００４８】
このとき、前述したようにシリコン基板１０が支持基板５０により支持されているため、バックグラインド加工時におけるシリコン基板１０の割れを防止することができる。
次に、バックグラインド加工を行ったシリコン基板１０の他方の面１０ｂに対して、例えばウェットエッチング処理を行う。これにより、バックグラインド加工による破砕層を除去して、加工面の面粗れを減少させることができる。
【００４９】
＜凹部形成工程＞
［Ｃ］  次に、シリコン基板１０の面１０ｂ’に、ノズル孔２２が形成されるべき部位を包含するように、凹部２１を形成する。これにより、ノズル孔２２の加工精度を低下させることなく、ノズル長を小さくすることができる。また、得られるノズルプレート２は、ノズルプレート２と液滴吐出対象物等との接触によるノズル孔２２の欠けの発生が防止される。
その具体的な手順は、まずシリコン基板１０の全面にレジスト６０を塗布する。レジスト６０は、フォトレジストや電子線レジスト、Ｘ線レジスト等のいずれであってもよく、ポジ型またはネガ型の何れであってもよい。
【００５０】
また、レジスト６０の塗布は、スピンコート法、ディッピング法、スプレーコート法等によって行うことができる。なお、レジスト６０を塗布した後に、必要に応じて、プリベークを行ってもよい。
そして、レジスト６０に露光処理を行い、さらに現像処理を行うことによって、図７（ｃ）に示すようにレジスト６０に開口部の形状をパターニングする（第１のパターニング）。なお、レジスト６０のパターニング後に、必要に応じて、ポストベークを行ってもよい。
このようにパターニングされたレジスト６０をマスクとして、図８（ｄ）に示すように、シリコン基板１０をエッチングして、凹部２１を形成する。このエッチングはノズルプレートの厚さより少ないエッチング量とする。
【００５１】
エッチングには、ウェットエッチング、ドライエッチングの双方を用いることができるが、ドライエッチングを用いることが好ましい。上述したような搬送体５５を用いることで、静電吸着が必要なドライエッチング装置においてもエッチングが可能となる。
ドライエッチングとしては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ高速エッチング法（例えば、特開２００２−９３７７６号公報参照）、ボッシュプロセス法（例えば、ＵＳパテント５５０１８９３号参照）、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）等を用いることができる。
【００５２】
ここで、ドライエッチング処理の工程においては、シリコン基板１０に支持基板５０が接合されていることで、冷却速度が低下しやすく、その結果、エッチングレートなどのエッチング特性が不安定になるおそれがあるが、樹脂層５２を熱伝導性の高い材料を主材料として構成することにより、搬送体５５全体の熱伝導性が向上し、安定したエッチング特性を得ることが可能となる。また、樹脂層５２を耐ドライエッチング性の高い材料を主材料として構成することにより、樹脂層５２のエッチングによる破壊が抑制され、搬送不具合の発生を防止することができる。
【００５３】
次に、図８（ｅ）に示すように、エッチングマスクに使用したレジスト６０を除去する。これにより、図に示すように、ノズル部分となるエリアが凹部２１に形成される。レジスト６０の除去は、例えば、Ｏ２プラズマを使用したドライエッチングによって行うことができる。
この凹部形成工程では、後述のノズル孔形成工程に先立って、シリコン基板１０におけるノズル孔２２を形成すべき部位を包含するように凹部２１を形成するため、ノズル孔２２の加工精度を低下させることなく、ノズル長を小さくすることができる。また、得られるノズルプレート２は、ノズルプレート２と液滴吐出対象物等との接触によるノズル孔２２の欠けの発生が防止される。
【００５４】
＜ノズル孔形成工程＞
［Ｄ］  次に、ノズル孔２２を形成する。
その具体的な手順は、まず、図８（ｆ）に示すように、シリコン基板１０の全面にレジスト６１を塗布して、ノズル孔２２の平面形状をパターニングする（第２のパターニング）。
【００５５】
この第２のパターニングの際、ノズルとなるホールパターンのほか、チップとして個片化（分割）するためのスクライブライン（溝および／または孔）１１、ヘッド組み立て用の位置決めのための孔２３を同時にパターニングする。これにより、エッチング後にチップを別工程にてダイシングする必要がなくなり、製造工程が簡略化される。また、１つのマスクを用いて、ノズル孔２２とスクライブライン１１とを形成することで、大量生産時において、ノズルプレート２におけるノズル孔２２の位置がノズルプレートごとにばらつくのを小さくすることができる。また、マスクエッチングにより個片化することで、チップコーナーを曲線などの任意の形状に加工することができる。また、孔２３を別工程にて形成する必要がなくなり、製造工程の簡略化が図られるる。また、孔２３の形成時においても、ノズルプレート２の割れを防止することができる。
【００５６】
次に、図９（ｇ）に示すように、パターニングされたレジスト６１をマスクとして、シリコン基板１０をエッチングする。
エッチングとしては、ウェットエッチング、ドライエッチングの双方を用いることができるが、ドライエッチングを用いることが好ましい。
【００５７】
ドライエッチングとしては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ高速エッチング法（例えば、特開２００２−９３７７６号公報参照）、ボッシュプロセス法（例えば、ＵＳパテント５５０１８９３号参照）、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）等を用いることができる。
このとき異方性ドライエッチングを行なうのが好ましい。これにより、シリコン基板１０の厚さ方向に向けて垂直にエッチングが進行する。その結果、シリコン基板１０の板面に対して垂直な壁面を有する円柱形状のノズル孔２２が形成される。すなわち、横断面積がほぼ一定であるノズル孔２２を高精度に形成することができる。
【００５８】
横断面積がほぼ一定（本実施形態では、単一の円柱形状）であるノズル孔２２を形成することによって、インクジェットヘッド１は、インク吐出後のインク液面の振動がきわめて短時間のうちに抑えられ、これによってより安定した印字品質が、より高速に得られるという効果を有する。また、比較的簡単に、ノズル孔２２を形成することができる。
また、このとき、搬送体５５において樹脂層５２を耐ドライエッチング性の高い材料を主材料として構成することにより、樹脂層５２がエッチングの停止層として機能する。これにより、シリコン基板１０を完全に貫通させてノズル孔２２を形成することができる。
【００５９】
次に、図９（ｈ）に示すように、エッチングマスクに使用したレジスト６１を除去する。これにより、ノズル孔２２が形成されるとともに、スクライブライン１１および位置決め孔２３が同時に形成される。
レジスト６１の除去は、例えばＯ２プラズマを使用したドライエッチングにより行うことができる。
【００６０】
このようなノズル孔形成工程では、シリコン基板１０が支持基板５０により補強・保護されるため、製造時におけるシリコン基板１０（ノズルプレート２）の割れを防止しつつ、シリコン基板１０（ノズルプレート２）の薄型化を図ることができる。
また、このノズル孔形成工程では、樹脂層５２はエッチングの停止層として機能するため、シリコン基板１０を完全に貫通させてノズル孔２２を形成することができる。
また、このノズル孔形成工程では、シリコン基板１０を支持基板５０により支持した状態で、シリコン基板１０にレジスト６１を形成した後に、レジスト６１を介してシリコン基板１０にノズル孔２２を形成するため、レジスト６１の形成時におけるシリコン基板１０の割れがより確実に防止される。
【００６１】
＜加工基板離脱工程＞
［Ｅ］  次に、図９（ｉ）に示すように、シリコン基板１０を支持基板５０から離脱（剥離）する。
具体的には、支持基板５０の下方の面５０ａ側から、支持基板５０を介して、剥離層５３に剥離用の光を照射する。これにより、前記光を受けた剥離層５３が変性して、シリコン基板１０との接合力が低下する。
【００６２】
次に、シリコン基板１０のうちのノズルプレート２部分だけをシリコン基板１０から分離して支持基板５０から剥離する。この際、エッチング時にノズルプレート２として個片化するためのスクライブライン１１が既に形成されているため、改めてダイシングする必要がない。
以上により、図９（ｉ）および図２に示すような、本実施形態にかかるノズルプレート２が得られる。
【００６３】
なお、シリコン基板１０（ノズルプレート２）を支持基板５０から剥離する際、およびシリコン基板１０をチップの個片に分割する際、シリコン基板１０および個片化したチップ（ノズルプレート２）を吸着固定する固定具を使用することが好ましい。これにより、薄型化されたシリコン基板１０の割れの防止、搬送の安定化、シリコン基板１０の大サイズ化、パーティクルの低減化などを図ることができる。
【００６４】
固定具としては、シリコン基板１０および小片化したチップ（ノズルプレート２）を吸着固定する機能を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、シリコン基板１０との間で負圧空間を形成するもの、粘着体等が挙げられる。
このように、本発明では、シリコン基板を加工してノズルプレートを製造する際に、支持基板を用いた搬送形態を使用することで、薄型化したシリコン基板の加工が可能になり、より薄型化、高密度化されたノズルプレートの作製を行うことができる。
【００６５】
（第２実施形態）
次に、本発明のノズルプレートの製造方法の第２実施形態について説明する。
以下、第２実施形態のノズルプレートの製造方法について、前記第１実施形態のノズルプレートの製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６６】
図１０は、第２実施形態にかかるノズルプレートの製造方法を説明するための図である。
本実施形態のノズルプレート２’は、インク吐出側の横断面積をほぼ一定とし、インク入口側の横断面積をインク入口に向け漸増させたノズル孔を形成する以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００６７】
すなわち、前述の第１実施形態では、ノズル孔２２の断面形状を、基板表面に対して垂直な壁面を有する単一の円筒形状とした場合を例に挙げて説明したが、本実施形態では、ノズル孔２２’は、ノズル孔２２’のインク吐出側を円柱形状とし、インク入口側を円錐形状としている。なお、ノズル孔２２’の横断面形状は、前述したような円形の他、例えば、三角形、四角形、五角形などの多角形状、楕円形状など他の形状であってもよい。
【００６８】
このように、ノズル孔２２’の形状を、インク吐出側を円柱形状とし、インク入口側を円錐形状とすると、円柱状のノズル孔を使用する場合に比べて、キャビティ３１の側からノズル孔に加わるインク圧力の方向をノズル軸線方向に揃えることができ、安定したインク吐出特性を得ることができる。すなわち、インク滴の飛翔方向のばらつきを無くし、インク滴の飛び散りを無くし、インク滴の量のばらつきを抑制することができる。
【００６９】
このような２段形状のノズル孔２２’を形成するには、まず、図１０（ｊ）に示すように、上述した方法と同様に、パターニングされたレジスト６１をマスクとして、異方性ドライエッチングを施し円柱状の第１のノズル部２２１を形成する（第１の工程）。続けて、図１０（ｋ）に示すように、第１の工程と同一の面側から、同一のマスクを用いて、ある程度の異方性を兼ね備えた等方性ドライエッチングを施して円錐型の第２のノズル部２２２を形成する（第２の工程）。
【００７０】
エッチングにおけるパラメータ、例えば、パワー、プロセス圧力を変更することでテーパーまたは逆テーパーと形状をコントロールすることが可能である。条件を適宜選択することで、ノズルとして最適な形状を得ることができる。
次に、図１０（ｌ）に示すように、シリコン基板１０を支持基板５０から剥離するとともに、シリコン基板１０を分離（分割）することによりノズルプレート２’を得ることができる。
【００７１】
このように、第１のノズル部２２１と第２のノズル部２２２についてそれぞれ別個にパターニングおよびエッチングを繰り返す従来の方法に比べて、同一のパターニングにおいて条件を変えて順次エッチングを行う本発明の方法では、円筒状の第１のノズル部２２１と円錐状の第２のノズル部２２２の中心細線のずれを防止することができる。これにより、ノズルプレート２’は、インク滴をまっすぐに飛翔させることができ、インク滴の飛翔方向のばらつきを無くして安定したインク吐出特性を得ることができる。
【００７２】
また、本実施形態では、ノズル孔２２’と同様に、位置決めのための孔２３’が形成される。すなわち、位置決めのための孔２３’の横断面積も、キャビティプレート３との接合面側が、その接合面に向けて漸増している。これにより、ノズルプレート２’は、キャビティプレート３との接合時に、より円滑に案内されて、インクジェットヘッドの組み立て時の取り扱い性を優れたものとすることができる。
以上、本発明について説明してきたが、本発明はこれらの例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更可能である。
【００７３】
例えば、前述した第１、２実施形態では、ノズル孔形成工程で、ノズル孔２２の形成と同時に、シリコン基板１０をチップに分割するためのスクライブライン１１や、ノズルプレート２の位置決めのための孔２３を形成したが、これらは、ノズル孔形成工程とは別工程で形成してもよい。この場合、レジスト６１とは別のマスクを形成してエッチングにより、スクライブライン１１や孔２３を形成してもよく、また、ＣＯ２レーザやＹＡＧレーザを照射してシリコン基板１０を切断することにより、スクライブライン１１や孔２３を形成してもよい。
【００７４】
また、加工基板離脱工程後に、シリコン基板１０に樹脂層５２や剥離層５３の一部が付着した場合に、これらを溶剤等を用いて溶解させて、シリコン基板１０から除去するとよい。また、樹脂層５２や剥離層５３を、溶剤等を用いて溶解させることにより、シリコン基板１０と支持基板５０との接合力を低下させるようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明により製造されたノズルプレートを備えたインクジェットヘッドを模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるノズルプレートを示す斜視図である。
【図３】第１実施形態において用いる支持基板および搬送体を模式的に示す斜視図である。
【図４】図１の搬送体を裏面側から見た平面図である。
【図５】静電吸着技術を用いた基板保持装置を示す図である。
【図６】支持基板および搬送体の他の形態例を示しかつ図１の搬送体を裏面側から見た平面図である。
【図７】第１実施形態にかかるノズルプレートの製造方法を説明する図である。
【図８】第１実施形態にかかるノズルプレートの製造方法を説明する図である。
【図９】第１実施形態にかかるノズルプレートの製造方法を説明する図である。
【図１０】第２実施形態にかかるノズルプレートの製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００７６】
１・・・・・・インクジェットヘッド  １０・・・・・・シリコン基板（加工基板）  １１・・・・・・スクライブライン  ２、２’・・・・・・ノズルプレート  ２１・・・・・・凹部  ２２、２２’・・・・・・ノズル孔  ２２１・・・・・・第１のノズル部  ２２２・・・・・・第２のノズル部  ２３、２３’・・・・・・位置決め孔  ３・・・・・・キャビティプレート  ３１・・・・・・キャビティ  ３２・・・・・・リザーバ  ３３・・・・・・インク供給口  ３４・・・・・・インク取入れ口  ３５・・・・・・振動板  ４・・・・・・電極用基板  ４１・・・・・・凹部  ４２・・・・・・個別電極  ４３・・・・・・インク供給路  ５０・・・・・・支持基板  ５０ａ・・・・・・面（裏面）  ５２・・・・・・樹脂層  ５３・・・・・・剥離層  ５５・・・・・・搬送体  ５６・・・・・・膜  ６０，６１・・・・・・レジスト
【図１】
2005349592.tif 000003
【図２】
2005349592.tif 000004
【図３】
2005349592.tif 000005
【図４】
2005349592.tif 000006
【図５】
2005349592.tif 000007
【図６】
2005349592.tif 000008
【図７】
2005349592.tif 000009
【図８】
2005349592.tif 000010
【図９】
2005349592.tif 000011
【図１０】
2005349592.tif 000012